Частично знакомство с реальными техническими устройствами происходит во время производственной практики. Однако, как правило, определяющим фактором для формирования «умения» и «навыка» является лабораторный практикум выпускающей кафедры.
Совершенствование лабораторной базы, ее постоянное обновление, оснащение современным оборудованием определяется рядом факторов: эффективностью процесса обучения, финансовыми возможностями, имеющимися площадями и типом помещений, условиями соблюдения техники безопасности при работе, характером дисциплины и т.д.
Несомненно, наиболее эффективной для процесса обучения является лабораторная база с реальным действующим оборудованием. Однако это возможно далеко не всегда из-за громоздкости оборудования, высоких финансовых затрат, трудности обеспечения безопасной работы. Поэтому широкое применение для лабораторий находят установки, выполненные по принципу моделирования.
Получили распространение несколько различных видов моделирования:
1. Простое физическое моделирование.
Наиболее примитивным, но весьма наглядным физическим моделированием является макетирование. Широкое применение этот вид моделирования находит при обучении строительным специальностям, где создаются макеты зданий, сооружений с разрезами, возможностью разборки, сборки, что способствует изучению конструкции, методов строительства и т.д. В энергетике выполняются макеты энергосистем, систем электроснабжения с сигнальными устройствами, позволяющими изучать принципы работы, варианты распределения энергии и т.д.
Более совершенными являются действующие физические модели. Это устройства, в которых имеется возможность изучать физические процессы, аналогичные протекающим в реальных объектах, но с учетом коэффициентов подобия, позволяющих приводить эти процессы к безопасным, наглядным, понятным формам. Действующие физические модели оснащаются комплексом измерительных приборов, позволяют в широком диапазоне знакомить студентов с реальными физическими явлениями и очень часто применяются в лабораториях.
2. Физические модели с реальными действующими элементами. Этот принцип интересен тем, что физические модели объектов оснащаются реальным действующим оборудованием, изучаемым в технических дисциплинах. Такие установки позволяют изучать реальные элементы, настройку систем, ситуации в работе и т.д. Некоторые из этих установок весьма сложны и позволяют воспроизводить множество ситуаций, т.е., по сути дела, являются тренажерами. В то же время эти установки компактны, удобны и безопасны в работе. Значительная их часть может быть результатом дипломного проектирования и учебно-исследовательской работы студентов (УИРС), что тоже является частью процесса обучения.
3. Математическое моделирование.
Развитие вычислительной техники, ее широкое распространение позволили осуществлять математическое моделирование. При этом возможности современных компьютеров позволяют не только воспроизводить физические процессы отдельных объектов, но и моделировать работу сложных технических систем.
Лабораторные работы на математических моделях позволяют студентам изучать принципы функционирования, настройку тех же самых устройств, которые ранее изучались на физических моделях, но с возможностью воспроизведения значительно большего количества ситуаций, с большим удобством и наглядностью.
Недостатком математического моделирования является отсутствие контакта студентов с реальным оборудованием. Однако элементная база в настоящее время меняется очень быстро. На смену электромеханическим элементам приходят электронные, на смену им цифровые комплексы, т.е. «черные ящики», изучение конструкции которых уже теряет смысл. Поэтому теряет смысл в определенной мере и изучение элементов, задействованных в физических моделях, что определяло преимущество последних.
В настоящее время в нашем университете разработаны программы и написаны методические руководства к выполнению целого ряда лабораторных работ по принципу математического моделирования. Разработка таких программ тоже зачастую является предметом дипломного проектирования и УИРС. Таким образом, принцип математического моделирования весьма эффективен и, несомненно, является перспективным в обучении студентов.
4. Комбинированное моделирование.
В последнее время ряд фирм специализируются на изготовлении учебного лабораторного оборудования. Наш университет закупает такое оборудование. Часть установок представляет собой весьма совершенные действующие физические модели, оснащенные хорошими измерительными устройствами, источниками питания и позволяющие выполнять многочисленные опыты. При этом конструкция установок обеспечивает физическое моделирование силовых элементов и математическое моделирование работы сложных систем управления, их настройку на ПЭВМ. Недостатки таких установок - отсутствие возможности ознакомления студентов с реальным оборудованием, чрезвычайно высокая стоимость установки.
Оценивая перспективу применения рассмотренного выше лабораторного оборудования и принципов обучения на нем будущих технических специалистов, можно сделать следующие выводы:
- целесообразно для выпускающей кафедры часть лабораторных работ выполнять методом математического моделирования, что обеспечивает широкие возможности для изучения принципов работы и настройки технических систем в сочетании с минимумом финансовых затрат;
- часть лабораторных работ полезно выполнять на физических моделях, оборудованных реальной элементной базой, т.к. только работа с такими установками дает студентам уникальную возможность знакомства с реальными устройствами;
- использование моделей централизованного производства должно быть избирательным, так как они не всегда обеспечивают должную эффективность обучения и имеют высокую стоимость.
С учетом вышесказанного, необходимо отметить, что возможности лабораторной базы в настоящее время значительно возрастают, это может реально сказаться на повышении качества подготовки технических специалистов.
Библиографическая ссылка
Попик В.А., Булатов Ю.Н. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СПЕЦИАЛИСТА // Международный журнал экспериментального образования. – 2010. – № 2. – С. 41-43;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=427 (дата обращения: 03.12.2024).